ביוטכנולוגיה/בירה

בירה – משקה אלכוהולי המיוצר מדגנים (בדרך כלל שעורה) ומכיל 4%-6% אחוזי אלכוהול.

תהליך היצור

תהליך יצור הבירה

1. הנבטה מבוקרת

זרעי השעורה מכילים כמות גדולה של עמילן (רב סוכר) שאינו זמין לתסיסה על ידי השמרים. לכן, עוברים זרעי השעורה טיפול מקדים אשר תחילתו בהפרדת המוץ (קליפת הזרע) והגבעולים מהזרעים. בסוף הטיפול מתקבל סוכר זמין לשמרים (חד סוכר).

תהליך הנביטה בטבע

1. הזרע אוגר מים ובעקבות כך מתנפח.
2. הזרע מתחיל להוציא את העלים (=לבנים). בשלב זה מקור המזון של הנבט הוא חומרי התשמורת בזרע. בזרע ישנם אנזימים הידרוליטיים (אנזימים מפרקים) אשר מפרקים את חומרי התשמורת. בשלב ההתנפחות מתחיל יצור האנזימים ופירוק חומרי תשמורת.
3. הנבט גדל מוריק (נהיה ירוק) ושורשים גדלים מהזרע.

תהליך הנבטה המבוקרת

זרעי השעורה מונחים במים בטמפרטורה מתאימה. הזרעים תופחים ומתחילים בייצור אנזימים הידרוליטיים (עמילאזות = מפרקי עמילן ; פרוטאזות – מפרקי חלבונים).

לאחר שעות של הנבטה נעצר התהליך בחימום כייוון שאין עניין בנביטה של השעורה - חומרי התשמורת שבזרע מיועדים לשמרים ולא לעלי השעורה.

במהלך החימום :

1. מים מתאדים והזרעים מיובשים.
2. הפעילות האנזימטית נפסקת.
3. מתקבל הצבע האופייני לבירה – ככל שמחממים כך הבירה כהה יותר ולהפך.
4. נוצרים חומרים אורגנים נוספים כמו כוהלים ארוכי שרשרות המקנים טעמים שונים.
5. בסוף התהליך מתקבל התוצר הסופי הלתת - דגן שעבר הנבטה.

2. קבלת התירוש

שלב א'

טחינת זרעי הדגן המנובטים (עברו את תהליך ההנבטה) והמיובשים, כלומר הלתת + הוספת מים. לעיתים, בשלב זה מוסיפים גם אנזימים הידרוליטיים, בעיקר עמילאזות או שמוסיפים סוכר להגדלת ריכוז הסוכר. יותר סוכר = יותר אלכוהול. בנוסף, מתרחשות תגובות כימיות ספונטניות בהן נוצרים חומרים שונים התורמים לטעם המיוחד של הבירה.

שלב ב'

מסננים את התערובת ומתקבל :

1. תמיסה צלולה שנקראת תירוש.
2. שאריות בלתי מסיסות של זרעי השעורה המשמשים להאכלת בהמות = גפת.

3. הוספת כשות

לתירוש מוסיפים תמצית כשות (=סוג של פרח) או פרחי כשות המקנים לבירה את טעמה המר.

התמצית הנוזלית עוברת הרתחה ולה 6 מטרות:

1. עיקור המצע לפני הוספת שמרים.
2. חיזוק הגוון של הבירה בשל ראקציות כימיות המתרחשות בהרתחה.
3. מיצוי מרכיבי טעם מהכשות.
4. עצירת פעילות אנזימטית מוחלטת
5. הגדלת ריכוז בשל אידוי מים.
6. השקעה של חלבונים שעברו דנטורציה ליצירת בירה צלולה.

המשך התהליך לאחר הוספת הכשות

• הרתחה וקירור (16-8 מעלות צלזיוס) – אם נוסיף שמרים למצע חם מאוד הם ימותו.
• סינון – להרחקת משקעים מהמצע.
• הכנסת אוויר למצע – מאפשרת גידול מהיר של השמרים, קיצור שלב ההסתגלות בתחילת תהליך הייצור.

• שמרים מוסיפים לפרמנטור – 2 זנים בד"כ (זנים אלו משמשים להכנת בירה):
  • S.Cerevisal
  • S.uvarum
• שלב ההסתגלות 12 שעות ותחילת גידול השמרים (בעקבות כך החמצן נגמר) ויש הצטברות פחמן דו חמצני בתהליך התסיסה בעקבות נשימה אירובית. הגז הנוצר מערבל את המצע, לכן הפרמנטורים לייצור בירה גבוהים וצרים (שיקח לחמצן הרבה זמן להגיע עד למעלה). התאים נשארים 4-5 ימים ללא אורוור.
• המשך התסיסה עד 12 יום – עד שנגמר כל הסוכר שהופך לאתנול.
• הפרדה בין שמרים לתערובת התסיסה ע"י סרכוז:
  • המשקע - השמרים מיחזור לסיבוב נוסף של הכנת בירה או כתוסף מזון לבהמות (מיחזור שמר יכול להיות בין 6-7 פעמיים).
  • נוזל / תערובת התסיסה – הבירה (המשך סעיף 11)
• הבירה
• התיישנות – טמפרטורה של 2-4 מעלות צלזיוס. שבועיים שלושה. בזמן זה :
  • הבשלה סופית של מרכיבי טעם וריח.
  • הוספת פחמן דו חמצני ש"ברח" באחת משתי דרכים :
    • הוספת שמרים שיבצעו תסיסה שנייה.
    • הוספת פחמן דו חמצני מבחוץ.

הקצף – הוא בעצם חלבונים שעברו דנטורציה (שינוי מבנה) ומכאן חשיבות תכולת החלבונים בבירה. בירה עם קצף דלוח מכילה מעט חלבון. בירה עם קצף יציב תהיה עכורה בגלל תכולת החלבונים הגבוהה. שליטה בכמות החלבונים על ידי כמות הוספת פרטאזות.

תפקיד השמרים

השמרים מתססים סוכרים מסיסים מדגנים (בירה) או מענבים (יין) בתהליך התסיסה מיוצר אתנול המהווה מרכיב חשוב, במקרה, אלכוהול. בנוסף, נוצרים בתהליך התסיסה חומרים נוספים , תוצרי לוואי בעלי השפעה על הטעם הסופי של התוצר.

סוגי בירות

שיכר (Ale)

בירה חזקה המיוצרת בעיקר באנגליה על ידי שמרים S.Cerevisiae הפועלים בטמפ' גבוהה יחסית (20 מעלות) ומבצעים תסיסה נמרצת ביותר, המאופיינת בייצור מוגבר של פחמן דו חמצני ובתכולה גבוהה יחסית של אתנול בסיום התהליך(6%).

בירת ה- Lager

בירה קלה המיוצר בעיקר בארה"ב ע"י שמרים ממין S.Uvarum, הפועלים בטמפ' נמוכות יותר (12-15 מעלות) ומבצעים תסיסה איטית יחסית המסתיימת בריכוז נמוך של אתנול (4% בערך).

שיכר אורז SAKE

מיוצרת מאורז ולא משעורה (כמו בירה רגילה). האורז מאודה (שלב המקביל להנבטה) ועליו זורעים עובש. העובש מנצל את המרכיבים הסוכרים שבאורז ובתהליכי תסיסה נוצרים אתנול ותרכובות אורגניות נוספות המקנות טעם ייחודי.

בירה אינדיאנית

הדגן הוא תירס שנלעס בפי האינדאינים (שלב מקביל להנבטה מבוקרת). ברוק יש עמילאזות המפרקות את העמילן שבתירס. השמרים המתסיסים הם זנים טבעים הנמצאים על התירס.

מפרקים את העמילן לקבלת סוכר זמין לתסיסה ב:

1. שעורה – הנבטה מבוקרת
2. תירס – לעיסה
3. אורז – אידוי.

מושגים

• לתת – התוצר של שלב ההנבטה המבוקרת; זרעי הדגן לאחר שעברו תהליך הנבטה מבוקרת כולל חימום

הערות

• חומר זה יכול לשמש גם כנושא סיור (קרלסברג).